材料科学基础之03高分子材料市公开课金奖市赛课一等奖课件

第三章高分子材料结构3.1高分子材料概述3.2高分子材料结构3.3高分子材料性能第1页3.1高分子材料概述高分子化合物：一个或者各种简单分子化合物聚合而成相对分子质量很大化合物，又称聚合物或高聚物。低分子：10~1000，几个到几十个原子高分子：10000以上，成千上万个原子分界：5000第2页第3页

单体：形成聚合物起始原料，化合物独立存在基本单元，单个分子存在稳定状态。链节：组成大分子链稳定结构单元，其结构和成份代表高分子化合物结构和成份。（活化了单体）聚合度：高分子链中链节重复次数。n官能度：一个单体上能和别单体发生键和位置数目，决定高分子结构。双官能单体：链状结构—热塑性塑料三官能单体：三维网状结构—热固性塑料单官能单体：终止剂第4页多分散性：高分子化合物中各个分子想对分子量不相等现象称为相对分子质量多分散性。高分子一大特点。决定了其物理、力学性能大分散度。平均相对分子质量：数均和重均（质均）分子质量Mi,分子数Ni,分子个数百分数ni，该类分子总质量Wi，质量百分wi数均：质均：第5页高分子材料合成加聚：加热、光照或者化学作用下，一个（均聚）或各种单体（共聚）相互加成连接形成聚合物反应。缩聚：一个或各种单体相互混合连接形成聚合物同时缩出某种低分子物质（H2O，NH3，HCl，C2H5OH）反应。第6页高分子材料分类性能用途：塑料：常温下有一定形状，强度较高，受力后能发生一定形变聚合物。（热塑性、热固性）橡胶：在常温下含有较高弹性，即受到很小外力形变很大，可达原长十余倍，去除外力后恢复原状聚合物。（天然、合成）纤维：在室温下轴向强度很大，受力后变形很小，在一定温度范围内力学性能改变不大聚合物。（天然、化学）第7页反应类型：加聚，缩聚几何结构：线型（线、支链，加缩均可），体型（网、体状，缩多加少）热行为：热塑型（线型），热固型（体型）第8页3.2高分子材料结构化学组成碳链型：主链全为C杂链型：C、O（柔性、弹性）、S、P、Cl（耐火、耐热）、F（化学稳定）元素有机型：Si、Ti、Al、B、O（耐热性好，高强度，高弹性）第9页链接和构型链接：头—头，头—尾，尾—尾，其中头尾链接最规整，强度高。构型：结构单元由化学键组成空间排布。R空间位置：全同立构、间同立构、无规立构。全同和间同易结晶，很好纤维和定向聚合材料。无规立构没有实用价值。第10页

几何形状线形，支形，交联，体形第11页构象和柔顺性

C-C单键含有一定键角和键长，能够在保持键长和键角不变情况下任意旋转（内旋转）。1011-1012/s构象：因为单键内旋转引发原子在空间占据不一样位置所组成分子链各种形象。柔顺性：因为构象改变取得不一样卷曲程度特征。第12页卷曲度：高分子链两端点间距离。主链结构：主链完全为单键时，柔顺性好。Si-O>C-O>C-C芳杂环不能旋转，高强耐热；双键内旋阻力小。侧基性质：极性大，柔顺性差。-CN>-Cl>-CH3体积大，柔顺性差。苯环对称性分布，柔顺性好。C-C单键内旋转完全自由，但因为其它原子或基团作用，受到阻力，同时旋转相互牵制。所以运动常以一些相互联络链节组成链段为单元。链段越短，柔顺性好。第13页高分子聚集态结构晶态结构

缨状胶束结构模型：聚合物中，高分子链平行整齐排列区域为晶区，弯曲且运动比较自由区域为非晶区，一根高分子链能够贯通几个晶区和非晶区。折迭链结构模型：数um长高分子链垂直排列在厚度10nm左右片晶中，只能采取折迭链形式。简短紧凑。第14页非晶态结构无序结构模型：分子链构象与在溶液中完全一样，展现无规则线团状，线团之间无规则缠结。局部有序结构模型（折迭链缨状胶粒模型）：包含高分子链折迭形成粒子相，粒子间粒间相。

第15页结晶度与玻璃化温度结晶度：高分子材料结晶程度，用结晶部分重量或者体积占整体百分比百分数表示。经典结晶聚合物50%-80%。因为晶区与非晶区没有确切界限，所以随测定方法有差异，相对意义。密度梯度法。结构简单、规整度高、对称性好、等规聚合、缩聚物、线型。第16页玻璃化温度：材料在熔点温度以下，在一定温度范围内仍是塑性，冷却到某温度时发生玻璃硬化，此温度称为玻璃化温度。Tg/Tm=0.5~0.75第17页3.3高分子材料性能高分子材料主要性能特点凝固时多为非晶态，弹性模量和强度低资源丰富、成本低；密度小；化学性能稳定；绝缘；耐磨减磨；吸振减噪；透光性好。老化：在长久使用或存放过程中，性能随时间延长不停恶化，逐步丧失使用价值过程。橡胶变脆、龟裂、变软变硬，塑料褪色、失去光泽和开裂。第18页降解：高分子发生断链或裂解。强度、弹性、熔点、粘度降低交联：分子链之间生成化学键，形成网状结构。变硬变脆内因：化学结构、分子链结构、聚集态结构外因：热、光、辐射、应力；氧、臭氧、水、酸、碱；